Guia completo para integrar o Docker com o Kubernetes: conceitos, exemplos e práticas recomendadas

Tecnologia de contêineres é a pedra angular da modernização de aplicativos. Ele permite que você encapsule aplicativos junto com todas as suas dependências em uma unidade portátil que pode ser executada uniformemente em qualquer ambiente, seja local, na nuvem ou híbrido. Os contêineres isolam os aplicativos do sistema operacional host e de outros contêineres, usando recursos inerentes ao kernel do contêiner. Linux como namespaces e cgroups. Para um mergulho mais profundo em como definir configurações repetíveis, você também pode conferir nosso artigo sobre O que é YAML e como usá-lo no Kubernetes.

Entre suas vantagens estão: isolamento, portabilidade, leveza e modularidade. Esses recursos, juntamente com a capacidade de iniciar instâncias rapidamente e manter a consistência do ambiente, os tornam ideais para todo o ciclo de vida do desenvolvimento à produção. Tecnologias de contêiner populares incluem Docker, Podman, Kubernetes (como orquestrador) e CRI-O.

O que é Docker? Fundamentos e Funcionalidades

Estivador É a plataforma de conteinerização mais utilizada, especializada em empacotar aplicações e todas as suas dependências no que chamamos de contêineres. Com o Docker, os desenvolvedores podem garantir que seus aplicativos funcionem da mesma forma, independentemente do ambiente, eliminando problemas com a lacuna entre o desenvolvimento e a produção.

Uma Imagem do Docker É um modelo que inclui o sistema operacional, código-fonte, bibliotecas e configurações necessárias. Essas imagens são criadas por meio de um dockerfile, ou automaticamente em algumas estruturas modernas como o Spring Boot usando plugins específicos. Quando executada, uma imagem se torna uma recipiente, uma instância leve e isolada com tudo o que é necessário para executar o aplicativo.

Vantagens do Docker: portabilidade, automação de implantação, controle de versão, velocidade de Bota, modularidade e uma comunidade ativa que contribui para melhorar ainda mais o ecossistema.

Kubernetes: orquestrando contêineres em escala

Kubernetes, abreviado como K8s, é o principal orquestrador de contêineres. Automatiza a implantação, o gerenciamento, o dimensionamento e a operação de aplicativos em contêineres. Foi criado por Google e agora é um projeto de código aberto mantido pela CNCF e uma comunidade global.

Ao contrário do Docker, que lida apenas com a conteinerização, o Kubernetes gerencia vários contêineres distribuídos em vários nós, fornecendo alta disponibilidade, escalabilidade, automação, autocorreção e balanceamento de carga.

A suas componentes chave incluir:

• Cápsulas: A unidade mínima de implantação, que pode conter um ou mais contêineres compartilhando uma rede e armazenamento.
• Serviços: Eles fornecem acesso estável e abstrato aos pods, gerenciando o tráfego por meio de políticas de rede e balanceamento de carga.
• Implantações: Eles gerenciam o ciclo de vida dos pods, garantindo que o número desejado de réplicas seja mantido e facilitando atualizações ou reversões.
• ConfigMaps e segredos: Eles armazenam configurações e dados confidenciais, permitindo injeção dinâmica em pods.
• Espaços de nomes: Eles permitem que o cluster seja dividido em ambientes lógicos para organizar recursos e isolar projetos ou equipes.

Comparação: Docker Compose vs Kubernetes

Docker Compose y Kubernetes Eles resolvem necessidades diferentes, mesmo que estejam relacionadas. O Docker Compose simplifica a definição e o gerenciamento de aplicativos multicontêineres em ambientes locais ou de desenvolvimento, usando arquivos docker-compose.yml. Ele permite que você inicie vários serviços, redes e volumes com um único comando, facilitando testes e colaboração.

Kubernetes Ele vai muito além: foi projetado para implantações em larga escala em produção, orquestrando contêineres distribuídos em vários nós, gerenciando alta disponibilidade, dimensionamento automático, reprogramação de pods inativos e muito mais. Muitas equipes começam com o Compose e migram para o Kubernetes conforme a complexidade ou a necessidade de escala aumenta.

Transição do Docker Compose para o Kubernetes com o Kompose

Para equipes que já têm aplicativos definidos no Docker Compose, migrar para o Kubernetes pode parecer complexo. É aqui que KomposeName ganha destaque: é uma ferramenta de linha de ação comandos projetado para converter arquivos automaticamente docker-compose.yml em manifestos do Kubernetes (YAML), como Implantações y Serviços, acelerando a transição e reduzindo erros manuais.

O processo com o Kompose é simples e consiste em quatro etapas básicas:

1. instalação: Baixe o binário do repositório oficial e coloque-o no seu PATH.
2. Preparando docker-compose.yml: Revise e atualize seu arquivo para refletir as configurações desejadas (serviços, redes, volumes, etc.).
3. Conversão: Corre kompose convert para gerar os manifestos do Kubernetes.
4. implantação: uso kubectl apply -f para trazer recursos para o cluster do Kubernetes.

Esta ferramenta permite que você aproveite o trabalho anterior no Compose e o acelere em ambientes de produção mais avançados.

Integração prática: criando e implantando imagens do Docker no Kubernetes

O fluxo de trabalho típico de implantação envolve estas etapas:

• Construção de imagem: uso ferramentas como Dockerfile para construir sua imagem a partir de código e dependências.
• Etiquetagem e push: Carregue a imagem para um registro de contêineres como Docker Hub, Google Container Registry ou Azure Container Registry, para que o Kubernetes possa acessá-lo.
• Criando o cluster do Kubernetes: Isso pode ser feito localmente (com Minikube ou Docker Desktop), na nuvem (GKE, EKS, AKS) ou no local.
• implantação: Defina seus manifestos Yaml (Implantação, Serviço, ConfigMap, Segredo, etc.) e implantar o aplicativo usando kubectl apply -f.
• Apresentação do serviço: Crie um Serviço (ClusterIP, NodePort ou LoadBalancer) para tornar os pods acessíveis, tanto de dentro do cluster quanto de fora.
• Monitoramento e testes: Valide a implantação acessando o endpoint exposto e usando ferramentas como kubectl get pods para verificar o status da implantação.

Exemplo avançado: integração de aplicativos Spring Boot

Uma das integrações mais solicitadas é a de aplicações Java com Spring Boot. Existem ferramentas como Pacote Buildpacks e plugins Maven que permitem criar imagens Docker automaticamente sem ter que escrever um dockerfile. Simplesmente correndo ./mvnw spring-boot:build-image -Dspring-boot.build-image.imageName=miapp:latest A imagem é obtida pronta para ser levada à produção, obedecendo às melhores práticas e garantindo compatibilidade.

O próximo passo é a integração com ConfigMaps e segredos para gerenciar a configuração no cluster e facilitar a integração com Docker Compose em ambientes de desenvolvimento.

Manifestos do Kubernetes: Implantação, Serviço, ConfigMap, Segredo, Namespace

O Kubernetes gerencia recursos usando arquivos manifesto formato Yaml (ou JSON). Cada recurso cumpre uma função específica e é importante conhecer sua estrutura e utilidade:

• Desdobramento, desenvolvimento: Gerencia o ciclo de vida do pod e mantém o número desejado de réplicas, ao mesmo tempo que facilita atualizações sem tempo de inatividade.
• Serviço: Permite acesso, descoberta e balanceamento de tráfego para pods.
• Mapa de configuração: Armazena configurações não confidenciais que podem ser injetadas como variáveis ​​de ambiente ou montadas como arquivos.
• Segredo: Armazena dados confidenciais, como senhas ou certificados, codificados em base64.
• Domínio: Segmente e organize recursos dentro do cluster para melhor gerenciamento de várias equipes ou vários projetos.

Para integração avançada, as regras de acesso são definidas usando Tipo y Vinculação de função, garantindo que somente usuários ou serviços autorizados possam modificar ou ler determinados recursos dentro dos namespaces.

Verificações de saúde e monitoramento com atuador de mola

Em ambientes da vida real, o monitoramento é essencial. O Spring Boot Actuator, por exemplo, expõe endpoints HTTP (/actuator/health, /actuator/ready) que pode ser usado pelo Kubernetes para determinar se os pods estão prontos para receber tráfego (sonda de prontidão) ou se houver uma falha grave que exija a reinicialização do contêiner (Sonda de vivacidade).

Configurar essas sondas em manifestos de implantação é essencial para obter aplicativos resilientes e autogerenciados que podem se recuperar de erros sem intervenção manual.

Estratégias de integração do Docker para Kubernetes

Para cenários avançados, é comum encontrar situações em que você precisa executar Docker dentro de um pod, por exemplo, para pipelines de CI/CD como Jenkins. Existem três estratégias principais:

• Docker em Docker (DinD): Instale o Docker Engine dentro do mesmo contêiner. É funcional, mas envolve riscos de segurança, problemas de compatibilidade de armazenamento e não é recomendado para produção.
• Docker fora do Docker (DooD): O aplicativo acessa o daemon Docker do nó host montando seu soquete. Ele melhora o desempenho e evita a duplicação de daemons, mas ainda apresenta riscos de segurança e gerenciamento de recursos além do controle do Kubernetes.
• Sidecar do Docker: Implante um contêiner adicional dentro do pod que atue como Docker Engine e exponha seu soquete na rede local, adicionando plugins de autorização para mitigar riscos. Embora reduza alguns problemas, ainda requer privilégios e cuidados especiais.

Recomendação: Sempre que possível, utilize ferramentas sem demônios para construir imagens, evitando os problemas e riscos de soluções anteriores.

Instalando Docker e Kubernetes: Windows e Linux

En Windows, a maneira mais fácil é usar Área de trabalho do Docker, que permite que você habilite o Kubernetes como um ambiente de desenvolvimento local. O processo é:

• Baixe e instale o Docker Desktop do site oficial.
• Habilite a opção Kubernetes na configuração.
• Use kubectl (vem integrado) para gerenciar recursos.

Para ambientes de produção, ou quando mais controle for necessário, você pode instalar Minikubo ou diretamente em Máquinas virtuais ou metal puro.

No Linux (por exemplo, Ubuntu 22.04):

• Atualizar o sistema com sudo apt-get update && sudo apt-get upgrade.
• Instalar o Docker com sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-compose-plugin.
• Instale o Kubernetes adicionando o repositório oficial e executando sudo apt-get install -y kubeadm.
• Inicialize o cluster com sudo kubeadm init --pod-network-cidr 10.244.0.0/16.
• Configurar kubectl copiando o arquivo de configuração para $HOME/.kube/config e ajustar permissões.